МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
БИОЛОГО-ПОЧВЕННЫЙ ФАКУЛЬТЕТ
УТВЕРЖДАЮ
декан______________
Паршин В. Г.
"_____"__________________2012 г.
Рабочая программа курса по выбору
«Микроорганизмы и окружающая среда»
Направление подготовки
020400-БИОЛОГИЯ
Наименование магистерской программы
Микробиология
Направление подготовки
020400 - биология
Квалификация (степень) выпускника
Магистр
Форма обучения
очная
Ростов-на-Дону
2012
1
1. Цели освоения дисциплины
Целями освоения дисциплины (модуля) «Микроорганизмы и окружающая среда»
являются изучение закономерностей распространения микроорганизмов в биосфере,
рассмотрение
действия
факторов
окружающей
среды
на
микроорганизмов, геохимической роли микроорганизмов
рост
и
развитие
и микробиологических
аспектов охраны окружающей среды.
2. Место дисциплины в структуре ООП магистратуры
Дисциплина (модуль) «Микроорганизмы и окружающая среда» относится к разделу
Б.3 ООП вариативной части профессионального цикла Б.3.2. магистратуры.
Изучение материалов основано на знаниях, полученных студентами в общих курсах
микробиологии и биохимии при обучении в бакалавриате, на спецкурсах «Медицинская
микробиология», «Метаболизм бактерий» при обучении в магистратуре.
Требования к входным знаниям:
1. Влияние факторов окружающей среды на рост микроорганизмов.
2. Систематика бактерий.
3. Разложение природных соединений микроорганизмами.
4. Типы брожений.
5. Распространение микроорганизмов в окружающей среде.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
(модуля) «Микроорганизмы и окружающая среда».
Дисциплина «Микроорганизмы и окружающая среда», наряду с другими предметами,
указанными в «Матрице соответствия компетенций, составных частей ООП и оценочных
средств», участвует в формировании у студента следующих компетенций (см. таблица
формируемых компетенций):
Таблица формируемых компетенций
Общекультурные компетенции
(общенаучные,
инструментальные, социальноличностные)
Профессиональные компетенции
(общепрофессиональные,
пофессиональноспециализированные)
ОК-1
ПК-1
ОК-2
ПК-2
ОК-3
ПК-3
2
ОК-4
ПК-5
ОК-6
ПК-6
ПК-9
ПК-12
ПК-13
ПК-14
ПК-16
В результате освоения дисциплины студент должен:
Знать:
1.
Основные места обитания микроорганизмов.
2.
Влияние основных факторов окружающей среды на рост бактерий.
3.
Роль микроорганизмов в круговороте веществ.
4.
Направления применения микроорганизмов для защиты окружающей среды.
Уметь:
1.
Характеризовать взаимоотношения между бактериями и другими организмами.
2.
Относить заданный микроорганизм к определенной функциональной группе.
3.
Определять степень дисбиоза.
4. Структура и содержание дисциплины (модуля)
«Микроорганизмы и окружающая среда»
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы 108 часов.
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы,
108 часов,
лекционных 11 часов, лабораторных 22 часа, СРС 75 часов, форма отчётности – устный
зачет.
№
п/п
Содержание модуля
емые образова
дисциплины
тельные
технологии
Семестр
Применя
Неделя семестра
Структура дисциплины
Виды учебной работы,
Формы текущего
включая самостоятельную
контроля
работу студентов и
успеваемости (по
трудоемкость (в часах)
неделям семестра)
Всего
Аудиторная
СРС
Форма
3
часов
Лек
Лаб.
промежуточной
(трудо
ции
/ Пр.
аттестации (по
емко
семестрам)
сть)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Распространение
микроорганизмов в
биосфере.
Ассоциации
микроорганизмов с
животными
и
растениями
Аутэкология
бактерий.
Лекциявизуализация
С
1
10
1
2
7
УО-1 собеседование
Лекциявизуализация
С
2
10
1
2
7
УО-1 собеседование
Проблемная
С
3
10
1
2
7
УО-2 коллоквиум
Кинетика
роста
микроорганизмов.
Функциональное
разнообразие
микроорганизмов.
Биотические
факторы.
Нормальная
микрофлора
человека.
Геохимическая
деятельность
микроорганизмов.
Основные
функциональные
группировки
циклов.
Микробиологически
е аспекты охраны
окружающей среды.
Биогеотехнология
Лекциявизуализация
Лекциявизуализация
С
4
10
1
2
7
УО-1 собеседование
С
5
10
1
2
7
УО-1 собеседование
Лекциявизуализация
Проблемная
С
6
10
1
2
7
УО-2 коллоквиум
С
7
10
1
2
7
ПР-1
лекция
лекция
письменный
тест
Лекция-
С
8
10
1
2
7
УО-1 собеседование
С
9
10
1
2
7
УО-1 собеседование
С
10 10
1
2
7
УО-2 коллоквиум
С
11
1
2
5
ПР-1
визуализация
Лекциявизуализация
Проблемная
лекция
Проблемная
8
лекция
письменный
тест
Рубежный контроль
ПР-4 реферат
108
11
22
75
Содержание дисциплины
Распространение микроорганизмов в биосфере. Ареалы бактерий. Бактериальные
ценозы.
Особенности
микроценозов.
Вода
как
идеальная
среда
обитания
микроорганизмов. Донные осадки как «органы переваривания» и «исторические
документы».
Почва
–
сухая
и
гетерогенная
среда
обитания.
Микроценозы
специализированных бактерий в экстремальных средах. Ассоциации микроорганизмов с
животными. Микробы и растения. Антропогенные ценозы бактерий.
Аутэкология бактерий. Земное тяготение.
свет, ультрафиолетовые лучи и
Магнитные поля. Излучения: видимый
ионизирующее излучение.
Солнечная активность.
Гидростатическое давление. Температура, кардинальные температуры. Психрофильные
4
и психротрофные бактерии. Термофильные бактерии. Природа термоустойчивости
бактерии. Концентрация
бактерий. Механизмы
ионов
водорода. Кислотность
рН-гомеостаэа. Регуляция
сред
рН
обитания
среды. Водная
активность. Осмотические свойства растворов. Матричный водный стресс.
Молекулярный
кислород. Питательные
вещества. Соединения
и
ионы
токсичные для бактерии. Адаптивные реакции бактерий Хемотаксис. Адгезия.
Кинетика
роста
концентрации
микроорганизмов.
субстрата.
Сродство
Зависимость
к
субстрату.
скорости
Транспорт.
роста
Адаптация
от
к
использованию субстрата. Адаптация к внешним условиям. Кардинальные точки
роста: минимум, оптимум, максимум. Толерантность. Репарация. Сигнальные
системы,
кворум-фактор.
Дифференциация
и
переживающие
формы
у
микроорганизмов: споры, цисты, некультивируемые состояния. Анабиоз. Способы
расселения.
Функциональное разнообразие микроорганизмов. Трофическое разнооб разие:
фото- и хемотрофы, лито- и органотрофы, авто- и гетеротрофы, аэробы и
анаэробы. Специализация по используемому субстрату, монотрофы и политрофы.
Адаптивные
ферменты
катаболизма.
Сахаролитические,
пептолитические,
липолитические организмы.
Биотические факторы. Формы
взаимоотношений
бактерий. Симбиоз,
комменсализм, синтрофия, мутуализм, нейтрализм, антагонизм, паразитизм, хищничество.
Взаимоотношения бактерий с беспозвоночными
животными. Симбионты
простейших, членистоногих, моллюсков, червей и губок. Выедание
бактерий
беспозвоночными. Взаимоотношения бактерий с позвоночными жи вотными.
Нормальная
микрофлора
организма
позвоночных.
Симбиозы
бактерий. Взаимодействие бактерий и растений. Бактерии,
светящихся
населяющие
растения. Клубеньковые бактерии-симбионты. Бактерии-паразиты. Особенности
взаимодействия
Нормальная
с растениями
микрофлора
бактерий
человека.
рода Agrobacterium
Функции
микрофлоры
человека.
Колонизационная резистентность микрофлоры человека. Дисбиоз, дисбактериоз. Понятия
о пробиотиках, пребиотиках и симбиотиках. Болезни человека, животных, растений,
вызываемые микроорганизмами. Факторы патогенности микроорганизмов, токсины.
Взаимоотношения микроорганизмов с неспецифическими факторами защиты и факторами
приобретенного иммунитета.
Геохимическая деятельность микроорганизмов. Роль микроорганизмов в круговороте
веществ в природе. Роль свободноживущих микроорганизмов в формировании и развитии
5
биосферы Земли. Участие микробов в биогеохимических циклах химических элементов,
синтезе и трансформации веществ, поддержании планетарного радиационного баланса.
Сопряжение биогеохимических циклов. Сопряженный цикл органического углерода,
кислорода и углекислоты. Основные функциональные группировки организмов цикла
органического углерода. Основные группы цикла азота: азотфиксаторы, аммонификаторы,
уробактерии, нитрификаторы, аммиачные нитратредукторы, денитрификаторы. Основные
группы цикла серы: сульфатредукторы, сероредукторы, серобактерии, тионовые бактерии,
аноксигенные серные фотосинтезирующие бактерии.
Микробиологические аспекты охраны окружающей среды. Микробиологическая
очистка сточных вод. Аэротенки. Метантенки. Компостирование. Очистка питьевой воды.
Применение аэробных бактерий в очистке газообразных отходов. Биологическое
восстановление почв. Деградация ксенобиотиков. Борьба с эпифитотиями и эпизоотиями.
Борьба с загрязнением нефтью. Биогеотехнология.
Извлечение металлов из руд с
помощью литотрофных бактерий. Добыча нефти и нефтяная микробиология.
5. Образовательные технологии
В ходе освоения студентами дисциплины «Микроорганизмы и окружающая среда»
используются традиционные и инновационные виды образовательных технологий:
1. Лекция-визуализация. В ходе лекции студент преобразовывает устную и
письменную информацию в визуальную форму, выделяя при этом наиболее
значимые и существенные элементы. На лекции используются схемы, рисунки,
чертежи, слайды-презентации, к подготовке которых привлекаются обучающиеся.
Проведение лекции проводится в виде связного развернутого комментирования
подготовленных наглядных пособий.
2. Проблемная
лекция.
В
ходе
проблемной
лекции
знания
вводятся
как
«неизвестное», которое необходимо «открыть». Проблемная лекция начинается с
вопросов, с постановки проблемы, которую в ходе изложения материала
необходимо решить. При этом выдвигаемая проблема не имеет однотипного
решения, готовой схемы нет. Данный тип лекции строится таким образом, что
деятельность
студента
по
ее
усвоению
приближается
к
поисковой,
исследовательской. В ходе лекции происходит диалог преподавателя и студентов.
3. Индивидуальные проблемные задания, связанные с поиском и анализом
полученной информации и формулированием выводов и готового решения,
которое формулируется в виде готового эссе или рефератов.
6
Удельный вес занятий, проводимых в активных и интерактивных
формах,
составляет 67% от общего числа аудиторных занятий.
5. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной
аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое
обеспечение самостоятельной работы студентов
В ходе освоения учащимся дисциплины «Микроорганизмы и окружающая среда»
используются следующие оценочные средства (таблица применяемых оценочных
средств):
Таблица применяемых оценочных средств
№
Оценочные средства
1
УО-1
2
УО-2
3
ПР-1
4
ПР-4
1. Проверка выполнения домашнего задания в виде устного собеседования (УО-1).
2. Проведение коллоквиума по освоенной теме (УО-2)
3. Письменный тест в начале лабораторного или практического занятия по
предыдущей теме (ПР-1)
4. Написание реферата по предложенной теме (ПР-4)
Вопросы
для
контроля
самостоятельной
работы
по
отдельным
разделам
дисциплины:
- каковы основные эффекты воздействия УФ на бактерии
- особенности галофильных бактерий
- в чем состоит специфика олиготрофных бактерий
- механизмы конкуренции у бактерий
- природа термоустойчивости бактерий
- адаптация к использованию субстрата
- характеристика клубеньковых бактерий-симбионтов
- понятия о пробиотиках, пребиотиках и симбиотиках
- сопряжение биогеохимических циклов
7
Темы рефератов:
- Распространение микроорганизмов в биосфере. Ареалы бактерий.
- Особенности микроценозов.
- Вода как идеальная среда обитания микроорганизмов.
- Почва – сухая и гетерогенная среда обитания.
- Дифференциация и переживающие формы у микроорганизмов: споры,
цисты, некультивируемые состояния.
- Взаимоотношения бактерий с беспозвоночными животными.
- Нормальная микрофлора организма позвоночных.
- Роль микроорганизмов в круговороте веществ в природе.
- Сопряженный цикл органического углерода, кислорода и углекислоты.
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля)
«Микроорганизмы и окружающая среда»
Для проведения дисциплины «Микроорганизмы и окружающая среда» студент
обеспечен
всей
необходимой
учебно-методической
литературой
и
доступом
к
програмному обеспечению и интернет-ресурсам. Вся необходимая учебно-методическая
литература имеется в библиотеке студенческого абонемента, зональной научной
библиотеке, библиотеке кафедры и преподавателя дисциплины. Доступ к интернетресурсам
осуществляется
через
интернет-класс
факультета,
зональной
научной
библиотеки и локальной компьютерной сети университета.
а) основная литература:
1. Бабьева И.П., Зенова Г.М. Биология почв.- М.: МГУ. 1989.- 248 с.
2. Горленко
В.М.,
Дубинина
Г.А.,
Кузнецов
С.И.
Экология
водных
микроорганизмов. - М.: Наука. 1977. - 289 с.
3. Громов Б.В., Павленко Л.Г . Экология бактерий. - Л.: ЛГУ. 1989. - 232 с.
4. Звягинцев Д.Г. Почва и микроорганизмы. - М.: МГУ. 1987. - 255 с.
5. Определитель бактерий Берджи. 9-изд. в 2-х томах. - М.: Мир. 1997.
б) дополнительная литература:
1. Аристовская Т.Д. Микробиология процессов почвообразования. - Л: Наука 1980. 186 с.
8
2. Громов Б.В. Микроорганизмы - паразиты водорослей. - Л.: ЛГУ. 1976. - 197 с.
3. Гусев N4.В., Никитина К.А. Цианобактерии. -М: Наука. 1989. - 228 с.
4. Заварзин Г.А., Карпов Г.А., Горленко В.М., Головачева Р.С., Герасименко Л.М.,
Бонч-Осмоловская Е.А., Орлеанский В.К. Кальдерные микроорганизмы. - М.:
Наука. 1989.- 120 с.
5. Кузнецов С И . Микрофлора озер и её геохимическая деятельность. - Л-д.: Наука.
1970.- 440 с.
6. Паников Н.С. Кинетика роста микроорганизмов. - М.: Наука. 1991. - 311 с.
7. Печуркин И.О. Популяционная микробиология. - Новосибирск: Наука. 1978. -208 с.
8. Сергеев В.Н. Окремненные микрофоссилии докембрия и кембрия Урала и Средней
Азии. - М.: Наука, 1992. - 139 с.
9. Яковлев С.В., Карюхина Т.А. Биохимические процессы в очистке сточных вод. М.: Стройизедат. 1980. - 200 с.
в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы
http://www.ssmu.ru/ofice/f4/micro/guide/Content/ecology/Eco11.html
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля)
«Микроорганизмы и окружающая среда»
При проведении дисциплины «Микроорганизмы и окружающая среда» учащиеся
обеспечены всей необходимой материально-технической базой:
1. Лекционной аудиторией с мультимедийным презентационным оборудованием для
демонстрации презентаций и иллюстративного материала.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом
рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению и профилю подготовки «Биология».
Автор (ы): старший преподаватель, к.б.н. Илюшкина Л.Н.
Рецензент (ы): доцент, к.б.н. Тащиев С.С.
Программа утверждена на заседании Учёного совета биолого-почвенного факультета
от 21 января 2011 года, протокол № 1.
9